[發明專利]一種基于多面滑模的多電機伺服系統固定時間控制方法

在審

• 申請號: 202310552209.8
• 申請日: 2023-05-16
• 公開（公告）號: CN116661308A
• 公開（公告）日: 2023-08-29
• 發明（設計）人: 李猛;竟婉君;陳勇;張喬峰;陳章勇
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 成都行之智信知識產權代理有限公司 51256
• 代理人: 溫利平

1.一種多電機伺服系統的同步和負載跟蹤控制策略，其特征在于，包括摩擦和未知時變時滯影響下多電機伺服系統的建模、固定時間跟蹤控制器設計、固定時間同步控制器設計以及固定時間收斂控制器設計。

2.根據權利要求1所述摩擦和未知時變時滯影響下多電機伺服系統的建模，其特點在于：考慮一組多電機伺服系統由1個負載和2n個電機組成，其中第i個電機的動態方程如下：

且

其中，J_i，θ_i，b_i和u_i分別表示第i^th(i＝0，1，2，…，2n)個電機的轉動慣量，角位置，速度，粘性摩擦系數和輸入轉矩，并假設為J₁＝J₂＝…＝J_2n＝J；J_m，θ_m和分別表示負載的轉動慣量，角位置和速度；f_m表示作用在負載上的摩擦扭矩；T_i表示第i^th(i＝0，1，2，…，2n)個電機和負載之間的傳動扭矩，k_i和c_i分別為扭轉系數和阻尼系數，i表示第i^th(i＝0，1，2，…，2n)個電機，這里用一個連續的、光滑的、可微的函數來代替死區函數表示T_i；i表示第i^th(i＝0，1，2，…，2n)個電機；

考慮到外界擾動和未知時變時滯存在，則第i^th個電機動態模型變為：

其中d_i(t)和分別表示第i^th個電機存在的外界擾動和未知時變時滯項；表示時滯狀態變量，這里τ_i(t)為未知的狀態時變時滯；h_i(.)為未知連續函數，ζ_i為未知正常數，而為已知的正的連續函數；d_i(t)是有界干擾，滿足|d_i(t)|≤D，D＞0；i表示第i^th(i＝0，1，2，…，2n)個電機。

3.根據權利要求1所述固定時間跟蹤控制器設計，其特征在于：對于第i個電機，采用基于徑向基網絡摩擦補償的多面滑模方法，設計如下的跟蹤控制器：

其中，參數自適應律為：

其中，s₁，s₂是設計的兩個滑模面；x_4i表示第i個電機的速度，y_d是指定的期望軌跡；是摩擦非線性函數f_m的估計值，h＝[h_j]^T是高斯基函數的輸出；η₀，ω，γ，和κ均是正的調節參數；sgn(.)是符號函數是已知的正數，a₁＝1/J_m，a_2i＝b_i/J，a₃＝1/J；μ：＝[μ₁，μ₂]，β＝diag{β₁，β₂}，μ_j，β_j(j＝1，2，3，4)均為正的調優參數；

4.根據權利要求1所述固定時間同步控制器設計，其特點在于：對于第i個電機，采用多面滑模方法，設計如下形式的同步控制器：

其中，s_s1i，s_s2i是設計的兩個滑模面，η_m，均是正的調優參數，m＝i，i+1表示兩個驅動電機，i＝1，3，…，2n-1。

5.根據權利要求1所述固定時間收斂控制器設計，其特征在于：對于第i個電機，綜合考慮跟蹤和同步問題設計如下的控制器：

u_i＝u_ti+ιu_si

其中，ι是同步參數，并且滿足：

其中，χ是正參數，s_s為兩個電機間的位置誤差。